KR101992774B1 - 효소 기반 바이오센서의 전자전달매개체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈중 글루코스 농도를 측정하는 혈당센서 및 바이오센서 등에서 전자전달매개체로 사용할 수 있는 신규한 철 착체를 제공하며, 상기 신규한 철 착체는 혈당센서의 전자전달매개체로서 전자를 효소 및 전극 사이에서 신속하고 원활하게 교환하며, 전극에 강하게 흡착되고 안정적이기 때문에 혈당센서의 감도를 우수하게 유지할 수 있도록 한다.

Description

효소 기반 바이오센서의 전자전달매개체{Electron transfer mediators for an enzyme-based biosensor}
본 발명은 효소 기반의 바이오센서 등에서 전자전달매개체로 사용할 수 있는 신규한 철 착체를 제공하며, 상기 신규한 철 착체는 전자전달매개체로서 전자를 효소 및 전극 사이에서 신속하고 원활하게 교환하며, 전극에 강하게 흡착되고 안정적이기 때문에 바이오센서의 감도를 우수하게 유지할 수 있도록 한다.
전기 화학적 바이오센서는 통상적으로 환경, 생물, 의학 등의 분야에 걸쳐 다양한 분석 대상을 검출하는 장치를 말하는 것으로, 대표적으로 글루코스, 콜레스테롤, 아미노산 등의 같은 분석물을 사람의 체액으로부터 검출하는 바이오센서가 존재한다.
혈당센서는 바이오센서의 일종으로서 혈액 또는 소변 내의 글루코스의 농도를 측정하는 장치로, 당뇨병의 진단 등에 사용된다. 현재 상용화 된 전기화학적 혈당센서는 주로 효소 전극을 이용하는 것으로서, 보다 구체적으로는 전기적 신호를 변환할 수 있는 전극 위에 글루코스 산화 효소를 화학적 또는 물리적 방법으로 고정시킨 구조를 가진다. 이러한 전기화학적 혈당센서는 혈액 등의 분석물 내의 글루코스가 효소에 의해 산화되어 발생하는 전자를 전극에 전달하여 생성되는 전류를 측정함으로써 분석물 내의 글루코스 농도를 측정하는 원리에 의한 것이다.
효소 전극을 이용하는 바이오센서의 경우 효소의 활성 중심과의 거리가 너무 멀기 때문에 기질이 산화되어 발생되는 전자를 직접적으로 전극에 전달하는 것이 용이하지 않은 문제가 발생한다. 따라서 이러한 전자 전달 반응을 용이하게 수행하기 위하여 산화/환원 매개체, 즉 전자전달매개체가 필수적으로 요구된다.
종래 대표적으로 사용되는 전자전달매개체로는 페로센(ferrocene), 페로센 유도체, 퀴논 유도체, 오스뮴 고분자, 포타슘페리시아나이드 등이 있다. 이 중 상용화 된 바이오센서에 적용되는 대표적 전자전달매개체인 페리시아나이드는 음이온으로, Fe3 +를 중심으로 6개의 시아나이드리간드(cyanide ligands)가 8면체 구조로 결합되어 있으며, [Fe(CN)6]4-으로 쉽게 환원되며 산화/환원이 가역적이다. 이러한 특성으로 인해 페리시아나이드는 전기화학에서 대표적인 전자 전달 물질로 바이오센서의 전자전달매개체로서　주로 사용 된다. 그러나 페리시아나이드는 전극 표면에 강하게 흡착되지 못하고 용액에 노출되는 경우 용액상으로 탈기가 일어나는 경향이 있으며, 이러한 경향으로 인하여 효소와 반응하기에 충분한 양의 전자전달매개체가 감소하여 혈당센서에 있어서 혈당 측정 감도가 저하되고 이에 따라 정확한 혈당 측정이 어렵게 되는 문제점이 있었다(R. Wilson et al ., biosens.Bioelectron. 1992, 7, 165-185).
대한민국 등록특허공보 제10-0874630호 대한민국 등록특허공보 제10-0854389호
이에 본 발명자들은 바이오센서에 있어서 전극에 강하게 흡착되어 용액상으로 탈리되지 않는 전자전달매개체를 개발하기 위하여 연구한 결과 본 발명에 따른 강한 흡착성과 우수한 감도를 지니는 신규한 철 착체인 5-(2, 5-di (thiophen-2-yl)-1H-pyrrol-1-yl)-1, 10-phenanthroline Iron (III) Chloride를 합성하였다. 따라서 본 발명은 상기의 신규한 철 착체를 제공하며, 상기 신규한 철 착체는 바이오센서, 특히 혈당센서의 전자전달매개체로서 전자를 효소 및 전극 사이에서 신속하고 원활하게 교환하며, 전극에 강하게 흡착되고 안정적이기 때문에 혈당센서의 감도를 우수하게 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규의 철 착체인 5-(2, 5-di (thiophen-2-yl)-1H-pyrrol-1-yl)-1, 10-phenanthroline Iron (III) Chloride에 관한 것이다.
Figure 112012082752966-pat00001
상기 철 착체는 티오펜-피롤(thiophene-pyrrole) 선형 결합을 기본 골격으로 하는 기능성 전기 전도성 단위체에 Fe2 +/3+의 기능성 작용기를 도입한 것으로, 효소 기반 바이오센서의 전자전달매개체로 사용될 수 있으며, 상기 전자전달매개체는 효소 기반 바이오센서의 전극과 효소 사이의 전자 전달을 돕는 역할을 한다. 상기 철 착체는 효소 기반 혈당센서의 전극 상에 물리적 또는 화학적으로 고정되어 사용될 수 있으며, 상기 전극에 강하게 흡착하여 강한 흡착성과　우수한　감도를 나타내는 전자전달매개체로 사용될 수 있다.
상기 효소 기반 바이오센서에 있어서, 상기 전극은 기술분야에서 통상적으로 사용되는 전극을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 전극, 금 전극, 은 전극 및 구리 전극으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 효소 기반 바이오센서에 있어서, 상기 효소는 바이오센서가 측정하고자 하는 대상에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 측정 대상이 혈액 중 콜레스테롤, 알코올 또는 글루코스인 경우, 각각 콜레스테롤분해효소, 알코올분해효소 또는 글루코스분해효소를 사용할 수 있다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 혈당센서에 있어서는 글루코스를 산화시키는 효소로서 기술분야에 있어서 통상적으로 사용되는 효소를 사용할 수 있으며, 글루코스산화효소(glucose oxidase), 글루코스탈수소화효소(glucose dehydrogenase), 글루코스헥소키나아제(glucose hexokinase), 글루타믹옥살아세틱트랜스미나아제 및 글루타믹피루빅트랜스미나아제로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명에 따른 신규의 철 착체가 효소 기반의 혈당센서의 전자전달매개체로 작용하는 기작의 예를 나타낸 것이다. 글루코스가 글루코스탈수소화효소(GDH)에 의해 산화되면서 발생되는 전자에 의해 GDH에 결합된 NAD+가 환원되어 NADH가 되고, 환원된 NADH는 본 발명에 따른 철 착체와의 산화 환원반응을 통해 NADH가 NAD+로 산화되며 철 착체는 환원된다. 이때 전극 표면에서의 환원 상태의 전자전달매개체인 철 착체의 산화 전위를 인가하여 생성되는 전류를 측정하여 글루코스의 농도를 측정하게 된다.
또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 철 착체의 제조방법에 관한 것으로, 하기 화학식 2에 나타나는 바와 같이 티오펜(thiophene)을 출발물질로 하여 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온(1,4-di(2-thienyl)-1,4-butanedione)을 합성한 후(도 1), 1,10-페난트롤린-5-아민(1,10-phenanthrolin-5-amine)과 반응시켜, 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린(5-di(thiophen-2-yl)-1H-pyrrol-1-yl)-1,10-phenanthroline)을 합성한다(도 2). 상기 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린과　에탄올을 용매로 하는 FeCl3을 합성하여 최종 결과물인 상기 화학식 1로 표시되는 5-(2,5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)-1,10-페난트롤린아이언(III)클로라이드(5-(2,5-di(thiophen-2-yl)-1H-pyrrol-1-yl)-1,10-phenanthroline Iron (III) Chloride)를 합성할 수 있다(도 3).
Figure 112012082752966-pat00002
보다 구체적으로는 본 발명은 a) 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온, 1,10-페난트롤린-5-아민 및 p-톨루엔술폰산을 톨루엔에 용해시킨 후 질소 기류 하에서 환류시키는 단계; 및 b) 상기 a)에서 얻어진 생성물을 에탄올에 용해시켜 교반하면서 에탄올에 용해시킨 FeCl3를 첨가하여 반응시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 화학식 1로 표시되는 철 착체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 a) 단계의 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온은 상업적으로 구입하여 사용할 수 있으며, 티오펜(thiophene)과 석시닐클로라이드(succinyl chloride)를 반응 용매에 용해시킨 후 AgCl3를 넣어 반응시켜 제조하여 사용할 수도 있다.
또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 철 착체를 포함하는 바이오센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판; 기판 상에 배치된 작동전극 및 기준전극을 포함하는 전극; 효소; 및 전자전달매개체를 포함하는 바이오센서에 있어서, 상기 전자전달매개체가 하기 화학식 1로 표시되는 철 착체인 것을 특징으로 하는 바이오센서에 관한 것이다. 상기 바이오센서는 바람직하게는 혈당센서일 수 있다.
상기 기판은 바이오센서의 기술분야에 있어서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 주로 전기 절연성의 고분자 수지를 사용한다.
상기 전극은 측정 대상과 효소 간의 반응에 의하여 발생되는 전기적 신호를 검출하는 것으로, 기술분야에 있어서 통상적으로 사용되는 재료를 사용할 수 있으며, 탄소, 금, 백금, 은, 구리, 팔라듐 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전극은 작동전극 및 기준전극을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 보조전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전극의 형성은 기술분야에 있어서 통상적으로 사용되는 방법에 의할 수 있으며, 예를 들어 스크린 프린팅, 에칭, 스피터링 등에 의할 수 있다.
상기 효소 및 전자전달매개체로서의 철 착체는 상기 바이오센서에 기술분야에서 통상적으로 사용되는 형태로 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 작동전극의 상부에 도포되어 효소 반응층으로 사용될 수 있다. 또한 상기 효소와 상기 철 착체는 상기 작동전극의 상부에 별도의 연속하는 층으로 사용될 수 있으며, 상기 효소 및 상기 철 착체의 혼합층으로 사용될 수도 있다.
상기 효소는 바이오센서가 측정하고자 하는 대상에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 측정 대상이 혈액 중 콜레스테롤, 알코올 또는 글루코스인 경우, 각각 콜레스테롤분해효소, 알코올분해효소 또는 글루코스분해효소를 사용할 수 있다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 혈당센서에 있어서는 글루코스를 산화시키는 효소로서 기술분야에 있어서 통상적으로 사용되는 효소를 사용할 수 있으며, 글루코스산화효소(glucose oxidase), 글루코스탈수소화효소(glucose dehydrogenase), 글루코스헥소키나아제(glucose hexokinase), 글루타믹옥살아세틱트랜스미나아제 및 글루타믹피루빅트랜스미나아제로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 신규의 철 착체는 바이오센서의 전극에 강하게 흡착하여 안정된 전자전달매개체로 작용할 수 있기 때문에, 상기 신규 철 착체를 전자전달매개체를 바이오센서에 적용하는 경우 기존의 전자전달매개체를 사용하는 경우에 비해 보다 감도가 향상된 우수한 성능을 발휘할 수 있어, 보다 정밀하고 정확한 측정이 가능한 효과를 나타낸다.
도 1은 실시예 1의 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온(1,4-di(2-thienyl)-1,4-butanedione)의 합성 과정을 간략하게 나타낸 도식이다.
도 2는 실시예 1의 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린 합성 과정을 간략하게 나타낸 도식이다.
도 3은 실시예 1의 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린으로부터 본 발명에 따른 신규 철 착체를 합성하는 과정을 간략하게 나타낸 도식이다.
도 4는 본 발명에 따른 신규 철 착체를 전자전달매개체로 사용하는 혈당센서의 제작 과정 및 반응 경로를 예시적으로 나타낸 도식이다.
도 5는 주사 속도 증가에 따른 본 발명에 따른 철 착체의 산화 환원 전류의증가를 나타낸 그래프이다.
도 6은 5 mM 글루코스 농도에서 본 발명에 따른 철 착체를 사용한 혈당센서(실시예 2)와 페리시아나이드를 사용한 혈당센서(비교예 1)의 순환전류전압곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 철 착체를 사용한 혈당센서(실시예 2)와 페리시아나이드를 사용한 혈당센서(비교예 1)의 다양한 글루코스 농도에 대한 검정 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 단면을 나타낸 개략도이다.
이하, 시험예 및 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 시험예 및 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[ 실시예 1] 신규 철 착체의 제조
사용 물질
티오펜(thiophene), 석시닐클로라이드(succinyl chloride), 1,10-페난트롤린-5-아민(1,10-phenanthrolin-5-amine), p-톨루엔술폰산(p-toluene sulfonic acid; PTSA)은 sigma (USA)에서 구입하였다. AlCl3는 Junsei (Japan)에서 구입하였다. 디클로로메탄, 톨루엔, 에탄올은 Dae-Jung (Korea)에서 구입하여 사용하였다. NAD-GDH는 Toyobo (Japan), NAD와 나피온(Nafion, 5 %)는 sigma (USA)에서 구입하였다.
단계 1:1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온(1,4-di(2-thienyl)-1,4-butanedione)의 합성
120 mM 티오펜과 50 mM 석시닐클로라이드를 반응 용매인 99.8% 디클로로메탄 100㎖에 녹여 10분 동안 반응시킨 후, 16g AgCl3를 넣고 18 ~ 20 ℃에서 12 시간 반응시킨다. 상기 생성물을 중탄산나트륨과 물로 세척하고 MgSO4 5g 처리하여 용매를 제거하여 짙은 녹색의 생성물을 얻을 수 있다. 상기 짙은 녹색의 생성물을 생성물을 에탄올로 세척하여 옅은 파랑색의 고체인 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온을 얻는다. H1 NMR을 이용하여 구조를 확인하였으며, 분광학적인 데이터는 다음과 같다.
1H NMR: (400 MHz; CDCl3) 3.40 (s, 4H), 7.15 (t, 2H), 7.68 (d, 2H), 7.82 (d, 2H)
단계 2: 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린의 합성
상기 단계 1에서 얻은 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온 3.05mM, 1,10-페난트롤린-5-아민 3.03mM 및 p-톨루엔술폰산 5.4mM을 톨루엔에 녹인 후 질소 기류 하에서 4일간 환류시킨다. 상기 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각한 후 톨루엔을 제거하고, 남은 물질을 5㎖의 99.8% 디클로로메탄 용액에 녹여, 실리카컬럼으로 용리시켜 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린을 얻을 수 있다. 수득률은 85%이고, H1 NMR을 이용하여 구조를 확인하였으며, 분광학적 데이터는 다음과 같다.
1H NMR: (400 MHz; CDCl3) δ 9.29-9.27 (dd, 1H), 9.17-9.15 (dd, 1H), 8.29-8.25 (dd, 1H), 7.99 (s, 1H), 7.73-7.66 (m, 2H), 7.54-7.50 (dd, 1H), 6.89-6.87 (m, 2H), 6.65-6.62 (m, 2H), 6.51-6.50 (dd, 1H)
단계 3: 5-(2,5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)-1,10-페난트롤린아이언( III)클로라이드의 합성
상기 단계 2에서 얻은 5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)1,10-페난트롤린 2.4mM을 20㎖의 99.5% 에탄올에 용해시켜 교반하면서 2.5mM의 FeCl3가 용해된 에탄올 20㎖를 첨가하여 실온에서 1시간 동안 반응시킨다. 부유물을 여과한 후 남은 고체를 에탄올로 세척하고 진공에서 건조시켜 최종 결과물인 신규의 철 착체인 5-(2,5-디(티오펜-2-일)-1H-피롤-1-일)-1,10-페난트롤린아이언(III)클로라이드를 얻는다. 최종 결과물의 구조는 질량분석기(Mass spectrometer)를 통해 확인하였으며, 분광학적 데이터는 아래와 같다.
MS (EI) mz-1: 321 (5 %), 285 (10 %), 229 (30 %), 196 (60 %), 195 (100 %), 168 (58 %), 167 (32 %), 140 (25 %)
[ 실시예 2] 본 발명에 따른 철 착체를 이용한 혈당센서의 제조
상기 실시예 1에 따라 제조된 1.0mM의 철 착체를 1㎖의 99.5 % 에탄올에 용해시킨 용액 1.0㎕를 스크린 프린트 탄소 전극(SPCE)의 작동전극 상부에 떨어뜨린 후 상온에서 30초 동안 건조한다. 상기 건조된 전극 위에 NAD-GDH(NAD-glucose dehydrogenase)를 증류수에 용해시킨 4.0㎎/㎖ 용액 1.0㎕를 떨어뜨린 후 상온에서 30초 동안 건조시킨다. 이 위에1.0% 나피온(nafion) 용액 1.0㎕을 떨어뜨려 상기 철 착체와 NAD-GDH의 보호층을 형성하여 혈당센서를 제작한다. 상기 혈당센서의 전극은 작동전극, 보조전극 및 기준전극으로 구성된 스크린 프린트 전극을 사용했으며, 작동전극과 보조전극은 탄소 잉크를 사용했으며, 기준전극은 실버잉크를 사용하여 제작하였다.
[ 비교예1 ] 페리시아나이드를 이용한 혈당센서의 제조
상기 참고예 1에서 상기 철 착체 대신에 1.0mM 페리시아나이드(Sigma, Potassium ferricyanide (III)) 1.0㎕를 사용하는 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 동일한 방법으로 페리시아나이드를 이용한 혈당센서를 제조한다.
[ 시험예 1] 주사( scan ) 속도에 따른 철 착체의 산화 환원 전류 측정 실험
본 발명에 따른 신규 철 착체의 전위 주사 속도 변화에 따른 산화 환원 전류 변화의 관계를 확인하기 위하여 아래와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1에 따라 제조된 철 착체 1.0mM을 디메틸설폭사이드(DMSO;dimethyl sulfoxide)/0.1M 테트라부틸암모늄퍼클로레이트(TBAP;tetrabutyl ammonium perchlorate) 용액에 용해시키고, 유리질 탄소 전극을 사용하여 순환전압전류법(cyclic voltammetry)에 의하여 전위 범위 0.0V ~ 0.8V에서 주사속도를 10mV/s 에서 250mV/s로 변화시킴에 따른 산화환원 전류의 변화를 측정하였으며, 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5의 결과에서, 본 발명에 따른 철 착체의 산화환원 전류값이 주사속도의 제곱근에 비례함을 알 수 있다.
또한 상기 결과로부터 본 발명에 따른 철 착체의 전자 전달 속도를 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.
Figure 112012082752966-pat00003
식에서, Ψ는 평형 파라미터 상수, DO (1.52 x 10-7)와 DR (1.58 x 10-7)은 확산 계수이며, v는 주사속도, f = F/RT이며, F는 파라데이 상수, R은 기체상수, T는 절대온도이다.
α (0.5)는 전달 계수이며, α 값이 0.3 ~ 0.7 사이 일 때, ΔEp는 α에 거의 무관하며, 단지 Ψ에 의존한다. 주사속도가 50 mV/s일 때 ΔEp은 98.2 mV/s이다. ΔEp가 98.2 mV/s일 경우 Ψ은 0.75에 해당된다. 상기 수학식 1을 이용하여 계산된 본 발명에 따른 철 착체의 전자 전달 속도 k0는 0.023 cm/s이다.
[ 시험예 2] 본 발명에 따른 철 착체 또는 페리시아나이드를 전자전달매개체로 사용한 혈당센서의 산화 전류의 비교
상기 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 혈당센서에 글루코스 5mM을 0.1 M 인산염 완충용액(pH 7.4)에 용해시킨 용액을 처리하여, 글루코스 산화 전류를 순환전압전류법에 의해 전위 범위 0.0V ~ 0.8V, 주사 속도 100mV/s에서 측정하여 그 결과를 도 6에 나타냈다.
도 6의 결과에서, 본 발명에 따른 철 착체를 전자전달매개체로 사용하는 혈당센서인 실시예 2의 경우, 종래의 전자전달매개체인 페리시아나이드를 사용한 혈당센서인 비교예 1의 경우와 비교하여 약 5배 큰 산화 전류를 나타냄을 알 수 있다.
[ 시험예 3] 글루코스 농도에 따른 혈당센서의 글루코스 산화 전류 평가
상기 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 혈당센서에 0.1 M 인산염 완충용액(pH 7.4)에 용해시킨 농도 1mM, 5mM, 10mM, 20mM 및 30mM의 글루코스 용액을 처리하여, 글루코스 산화 전류를 순환전압전류법에 의해 전위 범위 0.0V ~ 0.8V, 주사 속도 100mV/s에서 측정하여 그 결과를 도 7에 나타냈다.
도 7의 결과에서, 본 발명에 따른 철 착체를 전자전달매개체로 사용하는 혈당센서인 실시예 2의 경우, 종래의 전자전달매개체인 페리시아나이드를 사용한 혈당센서인 비교예 1의 경우와 비교하여 산화 전류가 현저하게 크게 나타남을 알 수 있다.
또한 도 7 (c) 의 기울기 비를 살펴보면, 기존의 전자전달매개체인 페리시아나이드를 이용한 방법에 비해서 본 발명을 통해 합성한 신규 전자 전달 물질의 경우 글루코스의 검출 감도가 약 3배 향상됨을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오센서의 단면을 나타낸 개략도로서,앞서 설명한 바와 같이 상부에 전극이 형성되는 절연성의 기판(1), 측정 대상과 효소 간의 반응에 의하여 발생되는 전기적 신호를 검출하기 위한 작동전극(2) 및 기준전극(3), 상기 작동전극 및 기준전극의 상부에 배치되는 효소 및 철 착체를 포함하는 효소 반응층(5)을 포함한다. 또한 상기 바이오센서는 각 전극들 상호간의 절연을 위하여 상기 전극들의 상부를 제외한 부분을 코팅하는 절연막(4)을 포함할 수 있으며, 상기 효소 및 철 착체의 상부에 상기 효소 반응층을 보호하기 위한 보호층(6)을 더 포함할 수 있으나, 바이오센서의 구성은 도 8에 도시된 구조로 한정되는 것은 아니다.
1: 기판
2: 작동전극 3: 기준전극
4: 절연막
5: 효소 반응층
6: 보호층

Claims (10)

  1. 기판; 상기 기판 상에 배치된 작동전극 및 기준전극; 효소; 및 전자전달매개체를 포함하는 혈당센서에 있어서, 상기 전자전달매개체가 하기 화학식 1로 표시되는 철 착체인 것을 특징으로 하는 혈당센서.
    [화학식 1]
    Figure 112019026502638-pat00005
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동전극 및 기준전극은 탄소, 금, 백금, 은, 구리, 팔라듐으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 혈당센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 효소는 글루코스산화효소, 글루코스탈수소화효소, 글루코스헥소키나아제, 글루타믹옥살아세틱트랜스미나아제 및 글루타믹피루빅트랜스미나아제로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 혈당센서.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 철 착체는
    a) 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온, 1,10-페난트롤린-5-아민 및 p-톨루엔술폰산을 톨루엔에 용해시킨 후 질소 기류 하에서 환류시키는 단계; 및
    b) 상기 a)에서 얻어진 생성물을 에탄올에 용해시켜 교반하면서 에탄올에 용해시킨 FeCl3를 첨가하여 반응시키는 단계;
    를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것임을 특징으로 하는 혈당센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 a) 단계의 1,4-디(2-티에닐)-1,4-부타네디온은 티오펜(thiophene)과 석시닐클로라이드(succinyl chloride)를 반응 용매에 용해시킨 후 AgCl3를 넣어 반응시켜 제조되는 것임을 특징으로 하는 혈당센서.
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